Шахтная печь: виды, устройство, принцип работы, обзор некоторых моделей и их возможностей

Что такое шахтная печь и для чего она применяется?

Для этих операций существует разнообразное промышленное оборудование, одной из разновидностей которого, являются печи шахтного типа. Шахтная печь – это устройство, предназначенное для плавки цветного металла, обжига шихты и термической обработки сталей и сплавов

Для чего нужны печи шахтного типа?

Шахтные печи получили широкое распространение в цветной металлургии, а также в металлообработке.

И их помощью происходит плавка руды и агломерата для получения таких металлов, как никель, свинец, медь и цинк.

В термической обработке металлов все печки подобного типа можно разделить на основные группы, по характеру выполняемых ими задач:

Шахтные печи для цементации и нитроцементации;

Карбонитрирования;

Азотирования;

Обработки после процессов ХТО в защитной или воздушной среде.

Подобные печи обладают весьма солидной мощностью. Для оптимального применения таких агрегатов нужно с особой тщательностью проводить расчеты материалов, погружаемых в них.

Размер кусков шихты или расплавляемого металла не должен превышать 6 – 12 сантиметров, а в отдельных, особо мощных печах, допускается применять образцы до 24 сантиметров. Главное, сопоставлять мощность установки с размером закладываемых частей шихты.

Устройство шахтной печи

Большинство типовых агрегатов шахтного типа состоит из четырех основных частей, это:

Блок загрузки материала;

Блок выгрузки металла;

Система дымоудаления (дымоход);

Камера термической обработки (рабочее пространство).

Несколько примеров устройств разных типов шахтных печей:

В процессе загрузки шихты или металла применяются механизмы конвейерного типа, а также кюбельные и скиповые устройства. Их выбор обусловлен различными моментами, такими, как тип загружаемого материала и условиями, в которых шахтная печь эксплуатируется. Самым универсальным вариантом является механизм скипового типа, в нем используется реверсный ковш и лебедка.

Конструкция устройства для выгрузки готовой продукции состоит из нескольких блоков, основной ее частью является промежуточная накопительная емкость, которая, дозировано, подает и герметизирует продуцируемый материал.

Система удаления выработанных газов состоит из нескольких патрубков, расположенных сзади шахтной термической установки. У современных моделей эта система довольна сложная, снабжена автоматикой и рядом фильтрующих элементов.

Основная камера, в которой происходят процессы сгорания сырья и плавки (либо термической обработки) материала, имеет внешние органы управления. Оператор, обслуживающий подобное устройство, с их помощью задает нужные температурные режимы, согласно технологическим картам.

Изнутри шахтная печь обычно футеруется, то есть обкладывается специальными огнеустойчивыми минералами или блоками из кирпичей. Лучшие огнеупорные материалы для шахтных печей – это шамотный кирпич, огнеупорное волокно и корунд.

Многие агрегаты с рабочими температурами до 1000 градусов снабжаются вентиляционными устройствами, устанавливаемыми над подом или в районе крышки печи. Они нужны для активного перемешивания газовой среды внутри термической камеры, а также для равномерного быстрого нагрева обрабатываемых изделий или шихты цветных металлов.

Принцип работы

Подвергаясь постепенной сушке и нагреву, металл или шихта движутся сверху по направлению к низу установки. В свою очередь, разогретые газы, поднимаются снизу вверх, в противоход продукту, который заложен в подобную печку. Более наглядно этот процесс изображен на схеме:

При плавке цветных металлов, внизу печи устанавливается специальная емкость, куда стекает весь расплав, а выработанные агрегатом газы поднимаются наверх.

Проблемы шахтных печей в цветной металлургии состоят в применении особых видов шихты, а также дорогого и труднодоступного кокса. Сейчас такие процессы проводят с использованием газа и антрацитного угля, что значительно снижает себестоимость получения цветных металлов.

В работе шахтных печей для термической обработки сталей существуют свои особенности. В них металл не плавится, а подвергается температурной обработке для улучшения прочностных и антикоррозионных характеристик.

Проходя через стадии нагревания, с последующей обработкой в специальных средах с присутствием определенных газов, металлические поверхности приобретают, требуемые по технологическим условиям, свойства. К примеру, это процессы цементации или азотирования. Для них применяются специальные жаропрочные реторты.

Виды и подвиды

Существует несколько критериев, по которым можно классифицировать шахтные печи. Один из них уже был озвучен – по назначению они подразделяются на печи для цветной металлургии, а также для обработки сталей:

закалочные,

азотирующие,

нормализационные.

Существуют еще лабораторные шахтные печки, аппараты для обжига кирпича и извести, они также нашли свое место и достойное распространение в промышленности.

Высота подобных агрегатов варьируется от 50 сантиметров до 30 метров, их можно разделить на малые (до трех метров глубиной) и большие (свыше трех метров). По температурному режиму шахтные печки делятся на низкоотпускные (с температурой до 300 градусов) и высокоотпускные (с температурой от 400 до 900 – 1200 градусов).

По рабочей нагревательной атмосфере шахтные печки бывают следующих видов:

работающие с атмосферой окисления,

работающие с защитной атмосферой,

работающие с вакуумом.

Как правильно выбрать?

Печь шахтного типа выбирается, исходя из нужд покупателя. Если печка требуется для нанесения покрытий на металлические изделия, то следует выбирать высокотемпературную печь с атмосферой защитных газов.

В случае, когда нужно обогащать руду и выплавлять цветные металлы, печь подбирается, исходя из температуры их плавления. Габариты подбираются по возможным объемам производства, а также по размерам, максимально предполагаемых к обработке в этом устройстве, деталей и заготовок.

Производители

Основные производители печей шахтного типа, представленные на российском рынке – это компании из России:

ЗАО «Накал»,

НПО «Теплоконструкция»,

ОАО «Сибэлектротерм»,

ООО «Интерлаб»,

ООО «Индуктор КА»,

Украина:

ООО «Бортек»,

СНПП «Известа».

Китай:

Linyi Jinyong Kiln Co,

Henan Zhengzhou Mining Machinery Co,

Henan Hongke Heavy Machinery Co.

Чехия – LAC.

Сколько стоит?

Цена на шахтные печи может колебаться в значительном диапазоне, в зависимости от многих параметров и их особенностей, которые были приведены в этой статье. Ниже представлено несколько моделей печей с краткими характеристиками и ценами на них:

Серия агрегатов для цементации металлов СШЦМ, максимальная рабочая температура – 1000 градусов Цельсия, мощность 35 – 95 кВт, диаметры камеры от 600 до 2600 миллиметров. Цены на такие печи колеблются в районе нескольких сотен тысяч рублей и обговариваются индивидуально при заказе. Производятся в Украине фирмой Бортек.

Печка закалочная с гидроприводом ПШЗ 15.30/12, цена ее составит 930000 рублей. Используется для нагрева легированных сталей для закалки, а также обжига изделий, максимальная рабочая температура – 1200 градусов Цельсия.

Шахтные печи SC с принудительной циркуляцией атмосферы, изделия чешской компании LAC. Внутренний объем изделий колеблется от 500 до 1500 литров, мощность 50 – 120 кВт, размеры внутренней камеры от 800 до 1300 миллиметров. Работает от сети 400 вольт. Стоимость таких печей составляет более 1 миллиона рублей.

Шахтные печи серии СШО, максимальная температура нагрева в них равна 800 – 1250  градусов Цельсия (в зависимости от модели), габариты рабочих камер составляют от 800 до 1500 миллиметров. Эти отпускные электропечи сопротивления используются для термической обработки металлов и сплавов в окислительной среде. Цена составляет 970000 рублей. Выпускаются в России научно-производственным объединением «Теплоконструкция».

Вывод

Печи шахтного типа нашли широкое применение в современной металлообрабатывающей промышленности. В цветной металлургии они применяются для выплавки некоторых металлов из руды. В обработке стали шахтные печки используются для создания специальных покрытий на готовой продукции.

Рынок предлагает большой выбор подобных изделий. Они сложны в конструкции, дороги и объемны. Печи шахтного типа своими руками изготовить можно, но вряд ли получится добиться соблюдения всех технологических режимов, так как шахтная печка – это сложная термическая и газовая система.

Если подвести общий итог, то печи шахтного типа являются универсальными термическими устройствами, которым по силам справиться со многими производственными потребностями.